Наиболее удобным для исследования кинетики коррозионного растрескивания резин следует признать режим s=const, при котором одновременно поддерживается и постоянное номинальное напряжение. В этих условиях с помощью разработанного одним из нас объективного метода2 была исследована кинетика процесса по спаду усилия в растрескивающемся образце. Показано, что в общем случае кинетическая кривая для резин St—f(t) (см. стр. 264) состоит из четырех участков*, наличие и протяженность которых связана с величиной деформации (рис. 170).[3, С.301]
Иной подход для определения величины срк использован в работе [171]. Предполагается, что средние истинные напряжения, действующие на элементарных площадках поперечного сечения образца, равны (ан — номинальное напряжение)[4, С.170]
Рассмотрим предположительный механизм разрыва эластомера с развитой пространственной структурой. Выше было показано, что в рассматриваемом случае необходимо одновременно преодоление связей обоих типов. Напряжение я в месте роста области разрыва так же, как и номинальное напряжение, складывается из противодействующих разрыву сил главных валентностей (Тх и межмолекулярных сил а'а. Величина а'м зависит от температуры опыта, скорости деформации, степени набухания образца. Рассматривая разрушение и восстановление межмолекулярных связей в результате теплового движения, мы пришли к выводу, что о'м аналогично противодействию вязкому течению должно быть обратно пропорционально вероятности разрыва связей флуктуациями тепловой энергии и прямо пропорционально скорости деформации материала в месте распространения разрыва связей под действием напряжения или, что то же, скорости распространения надрыва v'. To же самое относится и к химическим связям, которые значительно реже по сравнению с межмолекулярными связями разрушаются под действием теплового движения кинетических единиц.[5, С.183]
Повышение прочности каучуков в результате введения наполнителей определяется также характером разрастания трещин, возникающих на дефектах в массе резины [534, 535]. В вершине трещины материал находится под очень большим напряжением, примерно в 103 раз превышающем номинальное напряжение в образце. При разрыве тонкого волоконца полимера в вершине трещины надрыв распространится на расстояние, сравнимое с его толщиной (10—100 А). В этот момент разорвавшееся волоконце релаксирует, передавая высокое напряжение новой части материала, находящейся теперь в вершине надрыва. Этот материал—новое волоконце — растягивается под нагрузкой, ранее приходившейся на долю разорвавшегося волоконца. Скорость распространения надрыва определяется избыточным напряжением на волоконце и его вязко-упругими свойствами. Этими же факторами определяется скорость распространения трещины через п волоконцев за время tB. На основе этих представлений были получены формулы, связывающие напряжение и удлинение при разрыве:[6, С.266]
Эксперимент показал, что этот подход весьма плодотворен, как это видно, например, из рис. 9.8. При построении зависимости о" (е) кривые во избежание их наложения были смещены на постоянную величину А, зависящую от скорости деформации. Обработка экспериментальных данных при каждой скорости деформации основывается на выборе значений напряжений, отвечающих различным деформациям, и построении зависимости lg 0 (здесь 0 — номинальное напряжение) от Igt. To, что в результате такой обработки первичных экспериментальных данных получаются параллельные линии (см. рис. 9.8, б), подтверждает возможность использования уравнения (9.2), причем расстояние между прямыми представляет собой величину lg [g(e)/e]. Отсюда следует, что эта величина не зависит от времени. Исходя из применимости к экспериментальным данным метода температурно-временной суперпозиции, можно заключить, что величина lg [g (e)/e] также не зависит от температуры. Смит показал, что этот вывод справедлив для очень широкого интервала температур и нарушается только при очень низких температурах.[7, С.194]
Иногда оказывается более удобным рассматривать не истинное, а номинальное напряжение /, т. е. силу, отнесенную к единице площади поперечного сечения образца в недеформированном состоянии.[7, С.45]
Рассмотрим теперь, что дает механизм последовательного разрыва связей. Проанализируем сначала упомянутый уже случай, когда при движении разреза, пересекающего образец-полоску, растягивающая сила на каждую цепь /=const. Это значит, что в оставшемся неразрушенном сечении напряжение 0'= = /До2, т. е. (/== const, а номинальное напряжение а уменьшается по закону а=0'(1—1/L), где I — длина растущего разреза, L — ширина образца-полоски. В этом случае уравнение (2.16) принимает вид:[8, С.23]
Развитие физики твердого тела сделало возможным рассчитать прочность кристалла, исходя из прочности межатомных связей [25, с. 13]. При этом структура^кристалла считалась идеальной (монокристалл). Однако оказалось, что реальная прочность намного ниже теоретической, ибо материалы всегда содержат дефекты, или они появляются под действием тепловых флуктуации и напряжений в процессе нагружения. Эти дефекты являются концентраторами напряжений и вследствие этого преимущественными местами разрыва связей. Величина напряжения на дефектах может во много раз превосходить номинальное напряжение, что и объясняет низкие значения реальной прочности.[1, С.201]
Пусть N — число тяжей, приходящееся на 1 см2 поверхности трещины. При номинальном напряжении а растягивающая сила тяжа равна f=a/N, и, если сечение тяжа равно 5, напряжение в тяже ia*=f/s = aj(sN), в момент обрыва тяжа оно равно <зп. Возникновение тяжей обусловлено растяжением материала в зоне у вершины трещины, происходящим в стесненных условиях объемного растяжения, и стремлением возникающих поперечных напряжений расщепить материал на тяжи. Расщепление материала вероятней всего 'происходит по границам областей микронеоднородности полимерного материала. Для эластомеров средний линейный размер структурных микроблоков составляв?' 10—30 им, для пластмасс эти размеры больше. В работах [4.54, 4.55] методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей в поливинилацетате, полиметилметакрилате и полистироле были обнаружены микронеоднородности, возникающие в процессе растяжения и имеющие линейные размеры в направлении растяжения 50—150 нм, а в поперечном направлении 30—50 нм. Они хорошо обнаруживаются в образце, растянутом на 10—30%, когда начинаются процессы взаимного передвижения микрообластей с разрыхлением границ между ними и образованием локальных микрошеек. В недеформированном состоянии линейные размеры микронеоднородностей бм, по-видимому, соответствуют средним значениям, приведенным выше: 40—100 нм. Для расчетов примем бм=100 нм. При растяжении материала в зоне перенапряжений расщепление на тяжи должно происходить по границам доменов, а сами домены будут вытягиваться в тяжи. Исходное поперечное сечение тяжа равно So=i62M, а число тяжей на 1 см2 поверхности трещины N = K/82M, где х = 0,2 (предполагаемое объемное содержание микронеоднородностей в полимере). Для полимерных стекол tFn~10 ГПа, разрывное номинальное напряжение арл;0,1 ГПа. Так как растягивающая сила тяжа f не меняется в процессе вытяжки тяжа, то f~sQa^ = s^an, где sp — поперечное сечение тяжа в момент разрыва. Кратность вытяжки до разрыва тяжа Як = 5о/5р=|ая/огр» 100, где Яц=1+А/кМь и критическое раскрытие трещины «серебра» бк=А/к, а /о^'бм, следовательно, 6К=10 мкм, что на порядок больше длины волны света.[8, С.86]
где Ор — номинальное напряжение, при котором происходит разрушение; а — относительное удлинение при разрыве; k — константа, включающая фактор концентрации напряжения и относительное удлинение при разрыве волоконца; Г(0—обобщенная функция ползучести.[6, С.266]
где а' — напряжение на неразрушенном сечении образца; а — номинальное напряжение, рассчитанное на все сечение образца. Такая зависимость напряжения в вершине трещины от ее длины наблюдается при изучении кинетики роста трещин [61]. При этом отмечается, что такого рода зависимость обусловлена, по-видимому, наличием микропластических деформаций в окрестностях вершины трещины, в результате которых ее вершина «затупляется».[2, С.298]
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА СТУДЕНТАМ!!! Задачи по теоретической механике из сборника курсовых работ под редакцией А.А. Яблонского, Кепе, Диевского. Быстро, качественно, все виды оплат, СМС-оплата.
А также: Готовые решения задач по теормеху из методичек Тарга С.М. 1988 и 1989 г. и задачника Мещерского. Решение любых задач по термеху на заказ.
Если Вам нужны решения задач по Физике из методички Чертова А.Г. для заочников, а также решебнки: Прокофьева, Чертова, Воробьёва и Волькинштейна. Решение любых задач по физике и гидравлике на сайте fiziks.ru
Что самое приятное на любом из этих сайтов Вы можете заказать решение задач по другим предметам: химия, высшая математика, строймех, сопромат, электротехника, материаловедение, ТКМ и другие.